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A simple multiscale analysis framework for heterogeneous solids based on a computational homogenization technique is presented. The macroscopic strain is linked kinematically to the boundary displacement of a circular or spherical representative volume which contains the microscopic information of the material. The macroscopic stress is obtained from the energy principle between the macroscopic scale and the microscopic scale. This new method is applied to several standard examples to show its accuracy and consistency of the method proposed.
A simple multiscale analysis framework for heterogeneous solids based on a computational homogenization technique is presented. The macroscopic strain is linked kinematically to the boundary displacement of a circular or spherical representative volume which contains the microscopic information of the material. The macroscopic stress is obtained from the energy principle between the macroscopic scale and the microscopic scale. This new method is applied to several standard examples to show its accuracy and consistency of the method proposed.
The lattice dynamics properties are investigated for twisting bilayer graphene. There are big jumps for the inter-layer potential at twisting angle θ=0° and 60°, implying the stability of Bernal-stacking and the instability of AA-stacking structures, while a long platform in [8,55]° indicates the ease of twisting bilayer graphene in this wide angle range. Significant frequency shifts are observed for the z breathing mode around θ=0° and 60°, while the frequency is a constant in a wide range [8,55]°. Using the z breathing mode, a mechanical nanoresonator is proposed to operate on a robust resonant frequency in terahertz range.
The laser beam is a small, flexible and fast polishing tool. With laser radiation it is possible to finish many outlines or geometries on quartz glass surfaces in the shortest possible time. It’s a fact that the temperature developing while polishing determines the reachable surface smoothing and, as a negative result, causes material tensions. To find out which parameters are important for the laser polishing process and the surface roughness respectively and to estimate material tensions, temperature simulations and extensive polishing experiments took place. During these experiments starting and machining parameters were changed and temperatures were measured contact-free. The accuracy of thermal and mechanical simulation was improved in the case of advanced FE-analysis.
Aktionsräume in Dresden
(2012)
In vorliegender Studie werden die Aktionsräume von Befragten in Dresden über eine standardisierte Befragung (n=360) untersucht. Die den Aktionsräumen zugrundeliegenden Aktivitäten werden unterschieden in Einkaufen für den täglichen Bedarf, Ausgehen (z.B. in Café, Kneipe, Gaststätte), Erholung im Freien (z.B. spazieren gehen, Nutzung von Grünanlagen) und private Geselligkeit (z.B. Feiern, Besuch von Verwandten/Freunden). Der Aktionsradius wird unterschieden in Wohnviertel, Nachbarviertel und sonstiges weiteres Stadtgebiet. Um aus den vier betrachteten Aktivitäten einen umfassenden Kennwert für den durchschnittlichen Aktionsradius eines Befragten zu bilden, wird ein Modell für den Kennwert eines Aktionsradius entwickelt. Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass das Alter der Befragten einen signifikanten – wenn auch geringen – Einfluss auf den Aktionsradius hat. Das Haushaltsnettoeinkommen hat einen mit Einschränkung signifikanten, ebenfalls geringen Einfluss auf alltägliche Aktivitäten der Befragten.
Es ist ein Bild aus alten Tagen: ein wissbegieriger Student, auf der Suche nach fundierter wissenschaftlicher Information, begibt sich an den heiligsten Ort aller Bücher – die Universitätsbibliothek. Doch seit einiger Zeit tummeln sich Studierende nicht mehr nur in Bibliotheken, sondern auch immer häufiger im Internet. Sie suchen und finden dort digitale Bücher, sogenannte E-Books.
Wie lässt sich der Wandel durch den Einzug des E-Books in das etablierte Forschungssystem beschreiben, welche Konsequenzen lassen sich daraus ablesen und wird schließlich alles digital, sogar die Bibliothek? Diesen Fragen geht ein elfköpfiges Expertenteam aus Deutschland und der Schweiz während der zweitägigen Konferenz auf den Grund.
Bei den Weimarer E-DOC-Tagen geht es nun um die Veränderung des institutionellen Gefüges rund um das digitale Buch. Denn traditionell sind Verlage und Bibliotheken wichtige Bestandteile der Wissensversorgung in Studium und Lehre. Doch mit dem Aufkommen des E-Books verlagert sich die Recherche mehr und mehr ins Internet. Die Suchmaschine Google tritt als neuer Konkurrent der klassischen Bibliotheksrecherche auf. Aber auch Verlage müssen verstärkt auf die neuen Herausforderungen eines digitalen Buchmarktes reagieren.
In Kooperation mit der Universitätsbibliothek und dem Master-Studiengang Medienmanagement diskutieren Studierende, Wissenschaftler, Bibliothekare und Verleger, wie das E-Book unseren Umgang mit Literatur verändert. Der Tagungsband stellt alle Perspektiven und Ergebnisse zum Nachlesen zusammen.
An analytical molecular mechanics model for the elastic properties of crystalline polyethylene
(2012)
We present an analytical model to relate the elastic properties of crystalline polyethylene based on a molecular mechanics approach. Along the polymer chains direction, the united-atom (UA) CH2-CH2 bond stretching, angle bending potentials are replaced with equivalent Euler-Bernoulli beams. Between any two polymer chains, the explicit formulae are derived for the van der Waals interaction represented by the linear springs of different stiffness. Then, the nine independent elastic constants are evaluated systematically using the formulae. The analytical model is finally validated by present united-atom molecular dynamics (MD) simulations and against available all-atom molecular dynamics results in the literature. The established analytical model provides an efficient route for mechanical characterization of crystalline polymers and related materials.
The concept of isogeometric analysis, where functions that are used to describe geometry in CAD software are used to approximate the unknown fields in numerical simulations, has received great attention in recent years. The method has the potential to have profound impact on engineering design, since the task of meshing, which in some cases can add significant overhead, has been circumvented. Much of the research effort has been focused on finite element implementations of the isogeometric concept, but at present, little has been seen on the application to the Boundary Element Method. The current paper proposes an Isogeometric Boundary Element Method (BEM), which we term IGABEM, applied to two-dimensional elastostatic problems using Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS). We find it is a natural fit with the isogeometric concept since both the NURBS approximation and BEM deal with quantities entirely on the boundary. The method is verified against analytical solutions where it is seen that superior accuracies are achieved over a conventional quadratic isoparametric BEM implementation.
Die Arbeit »Anachronismen: Historiografie und Kino« geht von einer zunächst einfachen Beobachtung aus: beinahe immer, wenn Historiker_innen sich mit Geschichtsfilmen auseinander setzen, findet sich die lautstark geführte Beschwerde über die zahlreichen und vermeidbaren Anachronismen der Filme, die sie als ernst zu nehmende historiografische Beiträge desavouieren.
Von hier ausgehend verfolgt die Arbeit ein dreifaches Projekt: zunächst in einer kritischen Analyse geschichtstheoretischer Texte einige Hinweise für den Status von Anachronismen für die moderne westliche Historiografie zu gewinnen. Zweitens zu untersuchen, welche Rolle Anachronismen für den Geschichtsfilm spielen. Und drittens von dort aus das epistemische Potential anachronistischen Geschichtskinos zu untersuchen.
Eine der Hauptthesen, welche den Blick sowohl auf die Filme wie auf die theoretischen Texte leitet, besagt, dass Anachronismen genau jene Punkte sind, an denen die Medien einer jeden Geschichtsschreibung beobachtbar werden. Die Beobachtung und Beschreibung dieser Medien der kinematografischen Geschichtsschreibung unternimmt die Arbeit unter Zuhilfenahme einiger theoretischer Überlegungen der Actor Network Theory (ANT).
Die Arbeit ist in vier Kapitel gegliedert, in deren Zentrum jeweils die Diskussion eines ANT-Begriffs sowie die Analyse eines Geschichtsfilmes steht. Zu den untersuchten Filmen gehören Shutter Island (Martin Scorsese, 2010), Chronik der Anna Magdalena Bach (Jean-Marie Straub/Danièle Huillet, 1968), Cleopatra (Joseph L. Mankiewicz, 1963) und Caravaggio (Derek Jarman, 1986). Die Arbeit kommentiert außerdem theoretische Texte zur Historiografie und zu Anachronismen von Walter Benjamin, Leo Bersani, Georges Didi-Huberman, Siegfried Kracauer, Friedrich Meinecke, Friedrich Nietzsche, Jacques Rancière, Leopold Ranke, Paul Ricœur, Georg Simmel, Hayden White u. a.
A numerical analysis of the mode of deformation of the main load-bearing components of a typical frame sloping shaft headgear was performed. The analysis was done by a design model consisting of plane and solid finite elements, which were modeled in the program «LIRA». Due to the numerical results, the regularities of local stress distribution under a guide pulley bearing were revealed and parameters of a plane stress under both emergency and normal working loads were determined. In the numerical simulation, the guidelines to improve the construction of the joints of guide pulleys resting on sub-pulley frame-type structures were established. Overall, the results obtained are the basis for improving the engineering procedures of designing steel structures of shaft sloping headgear.
Bridge vibration due to traffic loading has been a subject of extensive research in the last decades. The focus of such research has been to develop solution algorithms and investigate responses or behaviors of interest. However, proving the quality and reliability of the model output in structural engineering has become a topic of increasing importance. Therefore, this study is an attempt to extend concepts of uncertainty and sensitivity analyses to assess the dynamic response of a coupled model in bridge engineering considering time-dependent vehicular loading. A setting for the sensitivity analysis is proposed, which enables performing the sensitivity analysis considering random stochastic processes. The classical and proposed sensitivity settings are used to identify the relevant input parameters and models that have the most influence on the variance of the dynamic response. The sensitivity analysis exercises the model itself and extracts results without the need for measurements or reference solutions; however, it does not offer a means of ranking the coupled models studied. Therefore, concepts of total uncertainty are employed to rank the coupled models studied according to their fitness in describing the dynamic problem.
The proposed procedures are applied in two examples to assess the output of coupled subsystems and coupled partial models in bridge engineering considering the passage of a heavy vehicle at various speeds.
Numerical simulations in the general field of civil engineering are common for the design process of structures and/or the assessment of existing buildings. The behaviour of these structures is analytically unknown and is approximated with numerical simulation methods like the Finite Element Method (FEM). Therefore the real structure is transferred into a global model (GM, e.g. concrete bridge) with a wide range of sub models (partial models PM, e.g. material modelling, creep). These partial models are coupled together to predict the behaviour of the observed structure (GM) under different conditions. The engineer needs to decide which models are suitable for computing realistically and efficiently the physical processes determining the structural behaviour. Theoretical knowledge along with the experience from prior design processes will influence this model selection decision. It is thus often a qualitative selection of different models. The goal of this paper is to present a quantitative evaluation of the global model quality according to the simulation of a bridge subject to direct loading (dead load, traffic) and indirect loading (temperature), which induce restraint effects. The model quality can be separately investigated for each partial model and also for the coupled partial models in a global structural model. Probabilistic simulations are necessary for the evaluation of these model qualities by using Uncertainty and Sensitivity Analysis. The method is applied to the simulation of a semi-integral concrete bridge with a monolithic connection between the superstructure and the piers, and elastomeric bearings at the abutments. The results show that the evaluation of global model quality is strongly dependent on the sensitivity of the considered partial models and their related quantitative prediction quality. This method is not only a relative comparison between different models, but also a quantitative representation of model quality using probabilistic simulation methods, which can support the process of model selection for numerical simulations in research and practice.
Dieses Arbeitspapier beschreibt, wie ausgehend von einem vorhandenen Straßennetzwerk Bebauungsareale mithilfe von Unterteilungsalgorithmen automatisch umgelegt, d.h. in Grundstücke unterteilt, und anschließend auf Basis verschiedener städtebaulicher Typen bebaut werden können. Die Unterteilung von Bebauungsarealen und die Generierung von Bebauungsstrukturen unterliegen dabei bestimmten stadtplanerischen Einschränkungen, Vorgaben und Parametern. Ziel ist es aus den dargestellten Untersuchungen heraus ein Vorschlagssystem für stadtplanerische Entwürfe zu entwickeln, das anhand der Umsetzung eines ersten Softwareprototyps zur Generierung von Stadtstrukturen weiter diskutiert wird.
In crowdsourcingbasierten Systemen kommt der Qualitätssicherung des durch Benutzer generierten Inhaltes große Bedeutung für die Erhaltung der Benutzbarkeit zu. Das bauphysikalische Lehrspiel "BuildVille" benutzt für die Quiz-Anwendung einen Crowdsourcing-Ansatz: Die Quiz-Fragen werden von den Benutzern selbst generiert. Mit Hilfe dieser Arbeit soll sichergestellt werden, dass fehlerhafte, irrtümlicherweise oder zum Spaß eingegebene Fragen möglichst früh erkannt, korrigiert oder von der weiteren Verbreitung ausgeschlossen werden. Dazu soll mit Hilfe einer Analyse bestehender crowdsourcingbasierter Systeme bezüglich umgesetzter Qualitätssicherungsmaßnahmen ein Konzept für die QS-Maßnahmen in BuildVille entwickelt werden.
BAUHAUS ISOMETRY AND FIELDS
(2012)
While integration increases by networking, segregation strides ahead too. Most of us fixate our mind on special topics. Yet we are relying on our intuition too. We are sometimes waiting for the inflow of new ideas or valuable information that we hold in high esteem, although we are not entirely conscious of its origin. We may even say the most precious intuitions are rooting in deep subconscious, collective layers of the mind. Take as a simple example the emergence of orientation in paleolithic events and its relation to the dihedral symmetry of the compass. Consider also the extension of this algebraic matter into the operational structures of the mind on the one hand and into the algebra of geometry, Clifford algebra as we use to call it today, on the other. Culture and mind, and even the individual act of creation may be connected with transient events that are subconscious and inaccessible to cognition in principle. Other events causative for our work may be merely invisible too us, though in principle they should turn out attainable. In this case we are just ignorant of the whole creative process. Sometimes we begin to use unusual tools or turn into handicraft enthusiasts. Then our small institutes turn into workshops and factories. All this is indeed joining with the Bauhaus and its spirit. We shall go together into this, and we shall present a record of this session.
Bauphysikalisches Quartett
(2012)
Quartett ist ein ebenso altes, wie auch beliebtes Kartenspiel. Vor allem bei Kindern erfreut es sich großer Beliebtheit, während in den älteren Generationen kaum jemand mit Quartettkarten spielt.
Quartettspiele speziell für Kleinkinder sind zum Großteil mit Inhalten versehen, die Wissen auf spielerische Art und Weise vermitteln. Dabei werden gute Lernerfolge in dieser Zielgruppe verzeichnet.
Wie lassen sich also diese Lernerfolge durch das Spielen mit Quartettkarten erzielen? Und wie kann dieser Effekt auch auf Studenten übertragen werden?
Ziel dieser Arbeit ist es, das Konzept des Quartettkartenspiels auf bauphysikalische Inhalte anzuwenden und gegebenenfalls die Spielprinzipien zu erweitern oder zu verändern. Dabei sind die Studenten der Fakultät Bauingenieurswesen die Zielgruppe, an die sich das Spiel richten soll.
Besondere Herausforderung ist es, unterschiedliche Objekteklassen von bauphysikalischer Relevanz in einem Spiel zusammenzubringen und vergleichbar zu machen. Das sich ergebende Quartettkartenspiel sollte nicht nur eine Objektklasse, sondern mehrere Objektklassen zum Inhalt haben. Dabei sollen die Objektklassen so gewählt werden, dass sich Kategorien mit bauphysikalischem Inhalt finden lassen.
Augenmerk sollte auch auf die Strukturierung der Lerninhalte gelegt werden, um eine leichte Übertragung des Spielkonzepts auf andere Fachdomänen zu ermöglichen. Das Ergebnis der Arbeit sind zwei fertige und spielbare Quartette.
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Methoden, mit denen die Prognosequalität von Kriechmodellen des Betons bestimmt werden kann. Die Methoden werden in zwei Ausgangsszenarien unterschieden: die Bewertung ohne und die Bewertung mit Verwendung von spezifischen Versuchsdaten zum Kriechverhalten des Betons. Die Modellqualität wird anhand der Gesamtunsicherheit der prognostizierten Kriechnachgiebigkeit quantifiziert. Die Unsicherheit wird für die Kriechprognose ohne Versuchsdaten über eine Unsicherheitsanalyse unter Berücksichtigung korrelierter Eingangsparameter ermittelt. Bei der Verwendung experimenteller Daten werden die stochastischen Eigenschaften der Modellparameter mittels Bayesian Updating bestimmt. Die Bewertung erfolgt erneut basierend auf einer Unsicherheitsanalyse sowie alternativ mittels Modellselektion nach Bayes.
Weiterhin wird eine auf Graphentheorie und Sensitivitätsanalysen basierende Methode zur Bewertung von gekoppelten Partialmodellen entwickelt. Damit wird der Einfluss eines Partialmodells auf das Verhalten einer globalen Tragstruktur quantifiziert, Interaktionen von Partialmodellen festgestellt und ein Maß für die Qualität eines Gesamtmodells ermittelt.
A concept of non-commutative Galois extension is introduced and binary and ternary extensions are chosen. Non-commutative Galois extensions of Nonion algebra and su(3) are constructed. Then ternary and binary Clifford analysis are introduced for non-commutative Galois extensions and the corresponding Dirac operators are associated.